微生物是地球上分布最广、数量最多的生物,在土壤养分循环,植物生长,生物地球化学过程等方面起着重要作用。土壤是微生物的栖息地,约有90%的微生物生活在土壤中。侵蚀条件下,全球每年有30-100 Pg的土壤在空间上进行重新分配,显著影响着土壤微生物空间分布、组成和演变。沟道是输送泥沙的渠道,也是连接坡面与河道的桥梁,加强沟道泥沙微生物的研究对于深入理解侵蚀地貌条件下陆地生态系统物质循环具有重要意义。本研究位于黄土高原沟壑区王东沟小流域,该流域面积8.3 km~2,塬、坡、沟各占1/3,是黄土高塬沟壑区的典型代表。在王东沟流域主沟道内按距离间隔均匀选取6个样点,命名为―上游‖、―中游‖和―下游‖三个处理,5个重复,共30个泥沙样品(10 cm)。根据沉降速率,对所采不同空间位置的沟道泥沙分级后(>250μm、63-250μm和<63μm),利用16S r RNA和ITS高通量测序分析微生物群落特征,主要开展以下三个方面研究:(1)沟道泥沙的颗粒组成与养分分布特征;(2)微生物群落在沟道泥沙中的组成与多样性;(3)沟道微生物群落对泥沙粒级迁移变化的响应。获得以下主要结果:(1)沟道泥沙中粉粒和黏粒含量存在显著的空间差异(P<0.05),其中粉粒含量始终最高(66%左右)但其含量从上游到下游显著降低9.3%,黏粒含量显著增加7.3%(P<0.05),砂粒含量在沟道中无显著差异(5%左右)。沟道泥沙中SOC(土壤有机碳)、TN(全氮)、Olsen-P(有效磷)等养分含量(除TP(全磷)外)与黏粒含量显著正相关(P<0.05)。各粒级间(>250μm、63-250μm和<63μm)的养分含量(除TP外)与63-250μm粒级比例显著正相关,与>250μm粒级比例显著负相关(P<0.05)。(2)细菌和真菌群落在沟道不同空间位置的差异明显。在沟道上-中-下游,泥沙细菌和真菌群落在门、纲、目水平上的相对丰度存在差异:α-变形菌纲(Alpha-Proteobacteria)(富养菌)的相对丰度沿沟道显著增加120%,噬纤维菌目(Cytophagales)(寡养菌)显著降低了6.6%(P<0.05)。真菌群落中的散囊菌纲(Eurotiomycetes)(富养菌)的相对丰度较上游增加17.8倍,孢霉纲(Microbotryomycetes)(寡养菌)的相对丰度显著降低98.6%(P<0.05)。此外,细菌和真菌群落在沟道上游的丰富度和多样性最大,网络结构最复杂,但群落结构沿沟道变得单一。(3)各粒级泥沙中细菌群落从沟道上游到下游的相对丰度、α-多样性指数和群落结构等均存在明显差异:>250μm和63-250μm粒级泥沙中的变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度变化显著,<63μm粒级泥沙中厚壁菌门、嗜热球菌门(Deinococcus-Thermus)和酸杆菌门(Acidobacteria)变化显著(P<0.05),主要表现为从沟道上游到下游,各粒级泥沙中细菌群落由富养菌(变形菌门)和寡养菌(放线菌门)逐渐向单一的富养菌(变形菌门)转化。此外,各粒级泥沙中细菌群落在沟道不同位置均聚类明显,α-多样性指标从沟道上游到下游降低(其中63-250μm粒级中的α-多样性指标大于其它粒级),有明显的空间差异。(4)各粒级泥沙中真菌群落在沟道上-中-下游的相对丰度、α-多样性和群落结构等均存在明显差异。从沟道上游到下游,真菌群落中的多刺纲(Dothideomycetes;子囊菌门)(富养菌)相对丰度显著增加,银耳纲(Tremellomycetes;担子菌门)(寡养菌)的相对丰度显著降低(P<0.05),总体呈现由担子菌门(Basidiomycetes)(寡养菌)逐渐向子囊菌门(Ascomycetes)(富养菌)转化的趋势。此外,>250μm和63-250μm粒级泥沙中真菌群落的α-多样性指标均显著增加(其中>250μm粒级中的α-多样性指标大于其它粒级),而<63μm粒级显著降低(P<0.05)。各粒级泥沙中的真菌群落在沟道不同位置均聚类明显,群落结构差异较大。(5)细菌和真菌群落结构和分布与沟道泥沙粒级组成的迁移变化有关。从沟道上游到下游,泥沙颗粒的重组影响了细菌和真菌群落的组成和分布情况。63-250μm粒级的泥沙更加适宜沟道泥沙细菌群落的生长,真菌群落则更加喜好>250μm粒级泥沙的环境。沟道内泥沙颗粒粒级组成的迁移变化是导致沟道泥沙微生物群落组成变异的重要因素。在土壤重新分布普遍存在的背景下,探讨微生物群落结构与组成时,不仅需要考虑底物、水分、植物覆盖等因素,还应当考虑泥沙的粒级组成变化对微生物群落组成的影响,以加深对土壤泥沙分选过程和侵蚀地貌条件下陆地生态系统物质循环的理解。